鈦和鈮兩種合金元素對不銹鋼都有哪些具體的影響

雖然人們早已熟知鐵素體（包括超級鐵素體）不銹鋼中碳、氮、氧等間隙元素的存在是惡化鋼的韌性、耐蝕性等的關(guān)鍵，但實(shí)踐表明，在目前工業(yè)生產(chǎn)條件下試圖將鋼中間隙元素完全去除是不可能的。研究已證實(shí)，即使將鐵素體不銹鋼中C十N量降到≤150ppm的高純化水平，在一些條件下對晶間腐蝕的敏感性和對脆性轉(zhuǎn)變溫度的提高也仍能顯現(xiàn)岀來。為此，向鋼中加入與碳、氮親和力強(qiáng)的鈦、鈮等穩(wěn)定化元素從而防止鉻的碳、氮化物的形成又引起了人們的重視。

由于碳、氮在鐵素體不銹鋼的溶解度很低又難以完全去除，目前鐵素體和超級鐵素體不銹鋼多采用既加鈦又加餛的所謂雙穩(wěn)定化措施。這與碳的親和力鈮大于鈦，而與氮的親和力鈦大于貿(mào)，同時對鋼的脆性溫度的不利影響鈮低于鈦，而鈦在鋼中又可形成Ti2S和TiO2,有固定硫和氧的作用而對鋼的耐點(diǎn)蝕性有益等因素的綜合影響有關(guān)。試驗(yàn)也表明鈦和鈮的加入還有助于鐵素體不銹鋼晶粒的細(xì)化。

圖1-1-28系Ti+Nb/C十N之比（SR）對超級鐵素體不銹鋼晶間腐蝕敏感性（IGA）的影響。顯然，SR越高,晶間腐蝕敏感性越低。

圖1-1-29系（Nb+Ti）%和（C+N）%的關(guān)系對鋼的晶間腐蝕的影響。雖然不同作者所得出的結(jié)果有所不同，但可明顯看出，隨鋼中Nb+Ti量的增加，不產(chǎn)生晶間腐蝕的C+N量也可隨之放寬；從圖中還可看出，當(dāng)鋼中Nb+Ti量為零時，不產(chǎn)生晶間腐蝕的C+N量約為0.01%（100ppm）。

但研究表明，鈦、斑穩(wěn)定化元素的加入將和碳、氮、氧一起提高超級

鐵素體不銹鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，同時敏化熱處理態(tài)將強(qiáng)化這一不利影響，見圖1-1-30。根據(jù)試驗(yàn)研究的結(jié)果，N.J.E.Dowling等針對C+N＜0.015%的超級鐵素體不銹鋼為獲得既無晶間腐蝕敏感性又具有低的脆性轉(zhuǎn)變溫度，提出了鋼中（Nb+Ti）和（C+N）的關(guān)系應(yīng)符合［Nb+Ti］=0.0025+6［C+N］方程。

國內(nèi)曾研究了單獨(dú)加入鈦、鈮對高純（C+N≤0.0015%）鐵素體不銹鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度和析出物的影響（見表1-1-15）以及鋼的脆性斷裂的機(jī)制。研究表明,由于鋼中碳量很低，0.001%和0.002%,未見鋼中有碳化物存在，而鋼中所析出的Cr2N、Cr2Nb2N2(Z相)、TiN、Fe2Nb（η相)等的微量存在也均可導(dǎo)致鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度的急劇升高，而且這些析岀物以及鋼中的AI2O3非金屬夾雜物等也均可作為脆性(解理)斷裂的裂紋源，用蝕坑技術(shù)確定了此鋼的解理斷裂其解理面為（100)面，解理裂紋沿〈110〉方向擴(kuò)展。

表1-1-15鈦和錠對高純Crl8Mo2脆性轉(zhuǎn)變溫度和析出物的影響①